JP2002097459A - Abrasive agent - Google Patents

Abrasive agent

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JP2002097459A
JP2002097459A JP2000290125A JP2000290125A JP2002097459A JP 2002097459 A JP2002097459 A JP 2002097459A JP 2000290125 A JP2000290125 A JP 2000290125A JP 2000290125 A JP2000290125 A JP 2000290125A JP 2002097459 A JP2002097459 A JP 2002097459A
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JP
Japan
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oxide particles
abrasive
cerium
polishing
weight
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Pending
Application number
JP2000290125A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichiro Goto
昭一郎 後藤
Katsuya Edogawa
勝也 江戸川
Toru Tsurumi
徹 鶴見
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-performance abrasive agent for an insulation film layer for semiconductors permitting improvement in an abrasion speed and concurrent reduction in scratch and dust on abrading an insulation film layer for semiconductors by the CMP method. SOLUTION: The abrasive agent comprises a slurry comprising an aqueous solution having dispersed therein oxide particles comprising cerium as a constituting atom, where the ζ potential of the oxide particles is -10 mV or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板、配線基
板、半導体デバイス、ガラス素材、ハードディスク、フ
ォトマスク、液晶ディスプレー等のガラス基板、光学レ
ンズ、水晶発振子、磁気ヘッド、ビデオデッキヘッド、
光ファイバコネクタ等に好適に用いられる研磨剤に関す
る。更に詳しくは、セリウムを構成原子とする酸化物粒
子を水溶液中に分散させたスラリー液よりなる研磨剤に
関するものである。
The present invention relates to a semiconductor substrate, a wiring substrate, a semiconductor device, a glass material, a hard disk, a photomask, a glass substrate such as a liquid crystal display, an optical lens, a crystal oscillator, a magnetic head, a video deck head,
The present invention relates to an abrasive preferably used for an optical fiber connector and the like. More specifically, the present invention relates to an abrasive comprising a slurry in which oxide particles having cerium as constituent atoms are dispersed in an aqueous solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積度化に伴
い、配線の多層化及びその配線パターンの微細化に伴う
最小加工線幅が0.1μmオーダーの微細な線幅を採用
する方向で進展しつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor devices, the minimum processing line width accompanying the increase in the number of wiring layers and the miniaturization of wiring patterns has been progressing in the direction of adopting fine line widths on the order of 0.1 μm. I am doing it.

【0003】これにより、配線パターン描線用露光機の
焦点深度不足を補うため、半導体デバイス製造の中間工
程でデバイス表面を平坦化する必要がある。
Accordingly, in order to compensate for the lack of depth of focus of an exposure apparatus for drawing a wiring pattern, it is necessary to flatten the device surface in an intermediate step of semiconductor device manufacturing.

【0004】かかる平坦化の手法としては、エッチバッ
ク法やリフロー法、或いはケミカルメカニカルポリッシ
ング法(略称CMP法:Chemical Mechanical Polishin
g)等、シリカ等の層間絶縁膜が均等な厚みになるよう
に研磨する技術が開発されているが、配線の粗密に由来
するようなグローバルな平坦化に特に有効なことから、
CMP法が主流になっている。
[0004] As a method of such flattening, an etch-back method, a reflow method, or a chemical mechanical polishing method (abbreviated as CMP method) is used.
g), etc., a technology to polish the interlayer insulating film such as silica so as to have a uniform thickness has been developed. However, since it is particularly effective for global flattening derived from the density of wiring,
The CMP method has become mainstream.

【0005】現在、CMP法には、シリカ粒子を含むス
ラリー液、酸化セリウム粒子を含むスラリー液を使用す
る技術が工業的に実用化されている。
At present, in the CMP method, a technique using a slurry liquid containing silica particles and a slurry liquid containing cerium oxide particles has been industrially put to practical use.

【0006】この内、シリカ粒子を含むスラリー液は最
も汎用性が高いが、シリカ粒子を含むスラリー液では、
研磨液にエッチング作用を持たせるために、研磨液を強
アルカリ性にする必要があり、用いる強アルカリ性溶液
により、カリウム等の不純物が増大したり、研磨速度が
小さくなる等の問題があった。
Among them, the slurry liquid containing silica particles has the highest versatility, but the slurry liquid containing silica particles has
In order for the polishing liquid to have an etching action, it is necessary to make the polishing liquid highly alkaline, and there are problems such as an increase in impurities such as potassium and a reduction in polishing rate, depending on the strong alkaline solution used.

【0007】一方、酸化セリウム粒子を含むスラリー液
では、絶縁膜の素材であるシリカとの反応性が大きいた
め研磨速度は増大するが、被研磨材の表面にスクラッチ
と称される傷が発生し易く、また、酸化セリウム粒子が
被研磨面に残存し、いわゆるダストを生じる問題があっ
た。
On the other hand, the slurry containing cerium oxide particles has a high polishing rate because of its high reactivity with silica as a material of the insulating film. However, scratches called scratches are generated on the surface of the material to be polished. In addition, there is a problem that cerium oxide particles easily remain on the surface to be polished, generating so-called dust.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ば、CMP法による半導体の絶縁膜層の研磨にあたり、
研磨速度の向上が図れ、同時にスクラッチ及びダストを
低減できる高性能な半導体の絶縁膜層用研磨剤を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is, for example, in polishing a semiconductor insulating film layer by a CMP method.
It is an object of the present invention to provide a high-performance semiconductor insulating film layer polishing slurry which can improve the polishing rate and at the same time reduce scratches and dust.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の研磨剤は次の構成を有する。即ち、セリ
ウムを構成原子とする酸化物粒子が水溶液中に分散され
てなるスラリー液よりなる研磨剤であって、前記酸化物
粒子のゼータ電位が−10mV以下である研磨剤であ
る。
Means for Solving the Problems To solve such problems, the abrasive of the present invention has the following constitution. That is, it is an abrasive made of a slurry liquid in which oxide particles having cerium as constituent atoms are dispersed in an aqueous solution, and the zeta potential of the oxide particles is −10 mV or less.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明者らは、鋭意検討の結果、
酸化物粒子、例えばセリウム、又はセリウムとジルコニ
ウムとを構成原子をする酸化物粒子(以下、単に酸化物
粒子と略記)を水溶液中に分散させたスラリー液よりな
る研磨剤であって、前記酸化物粒子の水溶液中のゼータ
電位が特定値以下である研磨剤により、意外にも、上述
した課題を一挙を解決することを見い出したものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have conducted intensive studies and as a result,
An abrasive comprising a slurry liquid in which oxide particles, for example, cerium or oxide particles having cerium and zirconium as constituent atoms (hereinafter simply referred to as oxide particles) are dispersed in an aqueous solution, Surprisingly, it has been found that the above-mentioned problems can be solved at once by using an abrasive having a zeta potential of a specific value or less in an aqueous solution of particles.

【0011】本発明による研磨剤は、半導体製造工程に
おいて絶縁膜層の研磨に好ましく用いられるものであ
る。中でもSTI(シャロートレンチアイソレーショ
ン)と呼ばれる、窒化ケイ素等からなるストップ膜とシ
リカ等からなる絶縁膜との研磨速度の差を利用して絶縁
膜表面を均一に研磨する方法に好ましく適用できる。
The abrasive according to the present invention is preferably used for polishing an insulating film layer in a semiconductor manufacturing process. In particular, it can be preferably applied to a method called STI (Shallow Trench Isolation) for uniformly polishing the surface of an insulating film using a difference in polishing rate between a stop film made of silicon nitride or the like and an insulating film made of silica or the like.

【0012】本発明において、研磨剤に用いる酸化物粒
子は、セリウムをその構成原子とすることが必要であ
り、さらにセリウムとジルコニウムとをその構成原子と
するものが好ましい。具体的には、酸化第一セリウム又
は酸化第二セリウム(以下、これらを総称して酸化セリ
ウムという)と酸化ジルコニウムとが固溶体を形成する
など、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが反応して化
合物を形成した状態のものが好ましく使用できるが、そ
れ以外にも、それら原子の単純な混合物も使用すること
ができる。
In the present invention, it is necessary that cerium is a constituent atom of the oxide particles used in the abrasive, and it is more preferable that cerium and zirconium are constituent atoms. Specifically, cerium oxide and zirconium oxide react with each other to form a compound, for example, cerium oxide or cerium oxide (hereinafter collectively referred to as cerium oxide) and zirconium oxide form a solid solution. In this case, a simple mixture of these atoms can be used.

【0013】固溶体を形成した複合酸化物粒子は、例え
ば、以下に示すような方法で得ることができる。
The composite oxide particles forming a solid solution can be obtained, for example, by the following method.

【0014】硝酸セリウム、硫酸セリウム、塩化セリウ
ム等、水溶性の3価のセリウム化合物とオキシ塩化ジル
コニウム等の水溶性のジルコニウム化合物とを水溶液中
で混合後、アンモニア水等を添加して反応せしめて、セ
リウムとジルコニウムの非水溶性化合物を生成させ、更
に過酸化水素等の酸化剤を添加して、酸化処理する。
A water-soluble trivalent cerium compound such as cerium nitrate, cerium sulfate and cerium chloride is mixed with a water-soluble zirconium compound such as zirconium oxychloride in an aqueous solution, and the mixture is reacted by adding aqueous ammonia or the like. Then, a water-insoluble compound of cerium and zirconium is formed, and an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is further added to perform oxidation treatment.

【0015】次に、溶液をろ過、遠心分離し、複合酸化
物粒子よりなる共沈物を回収する。ここで、複合酸化物
粒子の純度を高めるために、共沈物を超純水等で繰り返
し洗浄するのが有効である。
Next, the solution is filtered and centrifuged to collect a coprecipitate composed of composite oxide particles. Here, in order to increase the purity of the composite oxide particles, it is effective to repeatedly wash the coprecipitate with ultrapure water or the like.

【0016】次いで、共沈物を乾燥後、オーブン中で3
00℃以上で熱処理することにより、複合酸化物粒子の
粉末を得る。
Next, after drying the coprecipitate, the coprecipitate is dried in an oven for 3 hours.
By performing a heat treatment at a temperature of 00 ° C. or higher, powder of composite oxide particles is obtained.

【0017】また、複合酸化物粒子は、その一次粒子の
平均粒径が10〜1000nm、好ましくは50〜50
0nmであるのが良い。10nm未満であると、粒子が
微細にすぎ、半導体の絶縁膜層用研磨剤として使用した
際に研磨性能が劣ったものとなることがあり、1000
nmを越えると、被研磨面にスクラッチが発生すること
がある。ここで、「一次粒子」とは、分子間の結合が破
壊されることなく存在しうる、粉体や凝集体を構成する
粒子の最小単位をいう。
The composite oxide particles have an average primary particle size of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 50 nm.
It is good to be 0 nm. When it is less than 10 nm, the particles are too fine, and when used as a polishing agent for an insulating film layer of a semiconductor, the polishing performance may be poor.
If it exceeds nm, scratches may occur on the surface to be polished. Here, the “primary particle” refers to a minimum unit of particles constituting a powder or an aggregate that can exist without breaking bonds between molecules.

【0018】一次粒子の平均粒径は、例えば、透過型電
子顕微鏡(TEM)により、得られたTEM写真を一次
粒子毎に拡大観察し、画像処理により円相当径を決定し
て、円相当径の粒度分布における50%径(メディアン
径)より求めることができる。
The average particle diameter of the primary particles can be determined, for example, by observing a TEM photograph obtained by a transmission electron microscope (TEM) in an enlarged manner for each primary particle, and determining an equivalent circle diameter by image processing. Can be determined from the 50% diameter (median diameter) in the particle size distribution.

【0019】尚、本発明において、酸化物粒子は、ナト
リウム、銅、鉄、アルミニウム、カルシウム等の不純物
の含有率が、全酸化物粒子100重量%に対して、1重
量%未満、好ましくは0.5重量%未満であるのが良
い。不純物が1重量%以上であると、研磨する半導体中
に残存し、半導体の品質を低下させることがある。尚、
この不純物の含有率は、ICP発光分光分析法により測
定できる。
In the present invention, the content of impurities such as sodium, copper, iron, aluminum and calcium in the oxide particles is less than 1% by weight, preferably 0% by weight, based on 100% by weight of the total oxide particles. It is better to be less than 0.5% by weight. If the content of the impurities is 1% by weight or more, the impurities may remain in the semiconductor to be polished, and may deteriorate the quality of the semiconductor. still,
The content of this impurity can be measured by ICP emission spectroscopy.

【0020】本発明の研磨剤、即ち複合酸化物粒子を含
んでなるスラリー液は、前述した方法により得られた複
合酸化物粒子を、常法通り、水溶液中に分散させること
により得ることができる。ここでの分散方法としては、
例えば、通常の攪拌機による方法や、ボールミル等によ
る方法が採用できる。
The slurry of the present invention, that is, the slurry containing the composite oxide particles, can be obtained by dispersing the composite oxide particles obtained by the above-described method in an aqueous solution as usual. . The distribution method here is
For example, a method using an ordinary stirrer, a method using a ball mill or the like can be adopted.

【0021】尚、分散にあたっては、分散剤を添加する
のが好ましい。分散剤としては、金属イオン類を含まな
いものが好ましく使用できる。具体的には、ポリアクリ
ル酸のアンモニウム塩、ポリビニルアルコール等の水溶
性有機高分子類、ラウリル硫酸アンモニウム塩等の水溶
性陰イオン性界面活性剤、ポリエチレングリコールモノ
ステアレート等の水溶性非イオン性界面活性剤、モノエ
タノールアミン等の水溶性アミン類が挙げられる。分散
剤を添加しないと、被研磨材料の表面に粒子が付着して
いわゆるダストとなったり、スラリー液の分散性が低下
することがある。 本発明において、酸化物粒子は、そ
の水溶液中のゼータ電位が−10mV以下、好ましくは
−20mV以下であるのが良い。−10mVを越える
と、粒子の分散性が低下し、被研磨物の表面にスクラッ
チ、ダスト等が発生することがある。
For dispersion, it is preferable to add a dispersant. As the dispersant, those containing no metal ions can be preferably used. Specifically, water-soluble organic polymers such as ammonium salts of polyacrylic acid and polyvinyl alcohol; water-soluble anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate; and water-soluble nonionic surfactants such as polyethylene glycol monostearate. Activators and water-soluble amines such as monoethanolamine. If the dispersant is not added, particles may adhere to the surface of the material to be polished to form so-called dust, or the dispersibility of the slurry liquid may decrease. In the present invention, the oxide particles have a zeta potential in an aqueous solution of −10 mV or less, preferably −20 mV or less. If it exceeds -10 mV, the dispersibility of the particles is reduced, and scratches and dust may be generated on the surface of the object to be polished.

【0022】尚、ゼータ電位は−30mVあれば、本発
明の効果を奏するに当たり充分であることが多い。
Incidentally, if the zeta potential is -30 mV, it is often sufficient to achieve the effects of the present invention.

【0023】本発明では、かかるゼータ電位は、レーザ
ー・ドップラー電気泳動法により測定することができ
る。ここでは、測定装置の一例として大塚電子(株)
製、電気泳動光散乱光度計(型式:ELS−800)を
用い、測定条件として、光源:He−Neレーザー、セ
ル:メンブレン隔離方式矩形セル(2mm*10mm*
17mm)、測定モード:ヘテロダイン法、電圧:80
V、測定温度:25℃、測定角度:20度、測定室雰囲
気:23±2℃、50±5%RH、分散媒:蒸留水(イ
オンクロマト用、和光純薬工業(株)製)を採用する。
In the present invention, such zeta potential can be measured by laser Doppler electrophoresis. Here, Otsuka Electronics Co., Ltd. is an example of a measuring device.
Using an electrophoretic light scattering photometer (model: ELS-800) and measuring conditions: light source: He-Ne laser, cell: membrane-isolated rectangular cell (2 mm * 10 mm *)
17 mm), measurement mode: heterodyne method, voltage: 80
V, measurement temperature: 25 ° C., measurement angle: 20 °, measurement room atmosphere: 23 ± 2 ° C., 50 ± 5% RH, dispersion medium: distilled water (for ion chromatography, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) I do.

【0024】本発明において、酸化物粒子を水溶液中に
分散させたスラリー液よりなる研磨剤は、そのpHが3
〜11、好ましくは5〜9であるのが良い。pHがかか
る範囲から外れると、酸性やアルカリ性の度合いが強ま
り、排水処理が困難となったり、製造装置を腐食させる
ことがある。
In the present invention, an abrasive made of a slurry liquid in which oxide particles are dispersed in an aqueous solution has a pH of 3
-11, preferably 5-9. When the pH is out of the above range, the degree of acidity or alkalinity is increased, which may make it difficult to treat wastewater or corrode a manufacturing apparatus.

【0025】[0025]

【実施例】(実施例1)酸化セリウムと酸化ジルコニウ
ムの混合比が、重量換算で60:40となるように、酸
化第二セリウムの濃度が24重量%の塩化第一セリウム
水溶液2500gと酸化ジルコニウムの濃度が20重量
%のオキシ塩化ジルコニウム水溶液2000gとを混合
して攪拌し、塩化第一セリウムとオキシ塩化ジルコニウ
ムの混合水溶液を調整した。
(Example 1) 2500 g of cerous chloride aqueous solution having a cerium oxide concentration of 24% by weight and zirconium oxide so that the mixing ratio of cerium oxide and zirconium oxide becomes 60:40 in terms of weight. Was mixed with 2,000 g of an aqueous solution of zirconium oxychloride having a concentration of 20% by weight and stirred to prepare a mixed aqueous solution of cerous chloride and zirconium oxychloride.

【0026】次に、この水溶液に濃度7重量%のアンモ
ニア水3000gを添加して撹拌して水溶液のpHを7
とした。更に、過酸化水素水を77g添加して撹拌し、
水酸化セリウムと水酸化ジルコニウムとの共沈物を得
た。
Next, 3000 g of aqueous ammonia having a concentration of 7% by weight was added to the aqueous solution and stirred to adjust the pH of the aqueous solution to 7%.
And Furthermore, 77 g of hydrogen peroxide solution was added and stirred,
A coprecipitate of cerium hydroxide and zirconium hydroxide was obtained.

【0027】本共沈物を含む水溶液をオートクレーブに
て、150℃、24時間、加熱処理し、ろ過と洗浄を数
回繰り返し、その後乾燥することにより、複合酸化物の
粉末を得た。
The aqueous solution containing the coprecipitate was heated in an autoclave at 150 ° C. for 24 hours, and filtration and washing were repeated several times, and then dried to obtain a composite oxide powder.

【0028】この粉末を1050℃で2時間焼成し、複
合酸化物粒子の粉末を得た。本粉末を構成する粒子の一
次粒子の平均粒径は88nm、不純物の含有率は0.2
重量%であった。
This powder was fired at 1050 ° C. for 2 hours to obtain a powder of composite oxide particles. The average particle size of the primary particles of the particles constituting the present powder is 88 nm, and the content of impurities is 0.2
% By weight.

【0029】次に、複合酸化物粒子の粉末300gに純
水2700gを加え、ボールミルで24時間混合し、複
合酸化物粒子を含んでなるスラリー液とした。
Next, 2700 g of pure water was added to 300 g of the powder of the composite oxide particles, and the mixture was mixed by a ball mill for 24 hours to obtain a slurry containing the composite oxide particles.

【0030】次いで、複合酸化物粒子のスラリー液中の
濃度を10重量%に調整し、更に分散剤として、ポリア
クリル酸のアンモニウム塩をスラリー液中に含まれる複
合酸化物粒子100重量%に対し10重量%添加して撹
拌し、更に純水で希釈し、濃度1重量%、pH7.4
の、複合酸化物粒子を水溶液中に分散させたスラリー液
よりなる研磨剤を得た。
Next, the concentration of the composite oxide particles in the slurry liquid was adjusted to 10% by weight, and an ammonium salt of polyacrylic acid as a dispersant was added to 100% by weight of the composite oxide particles contained in the slurry liquid. Add 10% by weight, stir and dilute further with pure water, concentration 1% by weight, pH 7.4
An abrasive comprising a slurry liquid in which the composite oxide particles were dispersed in an aqueous solution was obtained.

【0031】本スラリー液における複合酸化物粒子のゼ
ータ電位は、−20mVであった。
The zeta potential of the composite oxide particles in the slurry was -20 mV.

【0032】本研磨剤を用いて、シリコンウエハー上の
シリコン酸化膜(絶縁膜層)(サイズ、型:15mm×
15mmの正方形)を次の装置、条件にて研磨した。
Using this polishing agent, a silicon oxide film (insulating film layer) (size, type: 15 mm ×
(15 mm square) was polished with the following apparatus and conditions.

【0033】・研磨装置:ラッピングマシン(ムサシノ
電子社製、型番:MA−200) ・研磨パッド:IC1000/SUBA400(ロデー
ルニッタ社製) ・荷重:200g/cm2 ・定盤回転数:60rpm ・ワーク回転数:60rpm ・研磨時間:5分 ・研磨剤供給量:24cc/分 ここでは、研磨後のシリコン酸化膜を次の装置、方法で
評価した。
Polishing device: Lapping machine (Musashino Electronics Co., Ltd., model number: MA-200) Polishing pad: IC1000 / SUBA400 (Rodel Nitta) Load: 200 g / cm 2 Platen rotation speed: 60 rpm Work rotation Number: 60 rpm Polishing time: 5 minutes Abrasive supply amount: 24 cc / min Here, the silicon oxide film after polishing was evaluated by the following apparatus and method.

【0034】・膜厚測定:膜厚計(大日本スクリーン社
製、ラムダエース) ・スクラッチ及びダストの観察:マイクロスコープ(キ
ーエンス社製)で目視観察。
Measurement of film thickness: Film thickness meter (Lambda Ace, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.) Observation of scratches and dust: Visual observation using a microscope (manufactured by Keyence Corporation).

【0035】尚、研磨速度は、膜厚変化量を研磨時間
(5分)で除して求めた。
The polishing rate was determined by dividing the change in film thickness by the polishing time (5 minutes).

【0036】以上により、次の結果を得た。From the above, the following results were obtained.

【0037】・研磨速度:136nm/分 ・スクラッチ:認められず。Polishing rate: 136 nm / min. Scratch: not recognized.

【0038】・ダスト:認められず。 (実施例2)実施例1において、酸化ジルコニウムを無
添加(酸化セリウム単体)としたこと以外は、実施例1
と同様にして、研磨剤を調整し、シリコンウエハー上に
シリコン酸化膜を研磨し、評価した。
Dust: not observed. (Example 2) Example 1 was repeated except that zirconium oxide was not added (cerium oxide alone).
The polishing agent was adjusted in the same manner as described above, and the silicon oxide film was polished on the silicon wafer and evaluated.

【0039】ここで、酸化物粒子は、一次粒子の平均粒
径は148nm、不純物の含有率0.2重量%であっ
た。
Here, the oxide particles had an average primary particle diameter of 148 nm and an impurity content of 0.2% by weight.

【0040】さらに、調整した研磨剤は、濃度1重量
%、pH7.5であった。
Further, the prepared abrasive had a concentration of 1% by weight and a pH of 7.5.

【0041】また、本スラリー液における酸化物粒子の
ゼータ電位は、−26mVであった。
The zeta potential of the oxide particles in the slurry was -26 mV.

【0042】以上により、次の結果を得た。From the above, the following results were obtained.

【0043】・研磨速度:92nm/分 ・スクラッチ:認められず。Polishing rate: 92 nm / min. Scratch: not recognized.

【0044】・ダスト:認められず。 (実施例3)酸化セリウムと酸化ジルコニウムの混合比
が、重量換算で80:20とし、スラリ濃度を1.5重
量%となるようにした以外は、実施例1と同様にして、
研磨剤を調整し、シリコンウエハー上にシリコン酸化膜
を研磨し、評価した。
Dust: not observed. (Example 3) In the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of cerium oxide and zirconium oxide was 80:20 in terms of weight and the slurry concentration was 1.5% by weight,
The polishing agent was adjusted, and the silicon oxide film was polished on the silicon wafer and evaluated.

【0045】ここで、複合酸化物粒子は、一次粒子の平
均粒径は90nm、不純物の含有率は0.2重量%であ
った。
Here, the composite oxide particles had an average primary particle size of 90 nm and an impurity content of 0.2% by weight.

【0046】さらに、調整した研磨剤は、濃度1.5重
量%、pH7.1であった。
Further, the prepared abrasive had a concentration of 1.5% by weight and a pH of 7.1.

【0047】また、本スラリー液における複合酸化物粒
子のゼータ電位は、−18mVであった。
The zeta potential of the composite oxide particles in the slurry was -18 mV.

【0048】以上により、次の結果を得た。From the above, the following results were obtained.

【0049】・研磨速度:128nm/分 ・スクラッチ:認められず。Polishing rate: 128 nm / min. Scratch: not recognized.

【0050】・ダスト:認められず。 (比較例1)スラリ調製時、塩酸でpHを2としたこと
以外は、実施例1と同様にして、研磨剤を調製し、シリ
コンウエハ上のシリコン酸化膜を研磨し、評価した。
Dust: not observed. (Comparative Example 1) An abrasive was prepared, and a silicon oxide film on a silicon wafer was polished and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the pH was adjusted to 2 with hydrochloric acid during slurry preparation.

【0051】ここで、複合酸化物粒子は、一次粒子の平
均粒径は88nm、不純物の含有率は0.2重量%であ
った。
Here, the composite oxide particles had an average primary particle size of 88 nm and an impurity content of 0.2% by weight.

【0052】さらに、調製した研磨剤は、濃度1重量
%、pH2であった。 また、本スラリー液における複
合酸化物粒子のゼータ電位は、+5mVであった。
Further, the prepared abrasive had a concentration of 1% by weight and a pH of 2. The zeta potential of the composite oxide particles in the slurry was +5 mV.

【0053】以上により、次の結果を得た。 ・研磨速度:200nm/分 ・スクラッチ:認められた。 ・ダスト:認められた。 (比較例2)酸化セリウムと酸化ジルコニウムの混合比
が、重量換算で80:20とし、スラリ調整時、塩酸で
pHを1.5としたこと以外は、実施例1と同様にし
て、研磨剤を調製し、シリコンウエハ上のシリコン酸化
膜を研磨し、評価した。
From the above, the following results were obtained. Polishing rate: 200 nm / min Scratch: observed. -Dust: recognized. Comparative Example 2 An abrasive was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of cerium oxide and zirconium oxide was 80:20 in terms of weight, and the pH was adjusted to 1.5 with hydrochloric acid during slurry adjustment. Was prepared, and the silicon oxide film on the silicon wafer was polished and evaluated.

【0054】ここで、複合酸化物粒子は、一次粒子の平
均粒径は90nm、不純物の含有率は0.2重量%であ
った。
Here, the composite oxide particles had an average primary particle size of 90 nm and an impurity content of 0.2% by weight.

【0055】さらに、調製した研磨剤は、濃度1重量
%、pHは1.5であった。また、本スラリー液におけ
る複合酸化物粒子のゼータ電位は、+10mVであっ
た。
Further, the prepared abrasive had a concentration of 1% by weight and a pH of 1.5. The zeta potential of the composite oxide particles in the slurry was +10 mV.

【0056】以上により、次の結果を得た。 ・研磨速度:190nm/分 ・スクラッチ:認められた。 ・ダスト:認められた。From the above, the following results were obtained. Polishing rate: 190 nm / min Scratch: observed. -Dust: recognized.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、酸化物粒子、例えばセ
リウムを構成原子とする酸化物粒子やセリウムとジルコ
ニウムとを構成原子とする複合酸化物粒子を水溶液中に
分散させたスラリー液よりなる研磨剤であって、前記酸
化物粒子のゼータ電位が−10mV以下である研磨剤を
用いることから、例えば、CMP法による半導体の絶縁
膜層の研磨にあたり、研磨速度を顕著に向上させながら
同時にスクラッチ及びダストを従来より大幅に低減する
ことができる。
According to the present invention, a slurry liquid is prepared by dispersing oxide particles, for example, oxide particles having cerium as constituent atoms or composite oxide particles having cerium and zirconium as constituent atoms in an aqueous solution. Since a polishing agent is used in which the zeta potential of the oxide particles is −10 mV or less, for example, in polishing a semiconductor insulating film layer by a CMP method, the polishing speed is markedly improved while simultaneously scratching. And dust can be significantly reduced.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セリウムを構成原子とする酸化物粒子が水
溶液中に分散されてなるスラリー液よりなる研磨剤であ
って、前記酸化物粒子のゼータ電位が−10mV以下で
ある研磨剤。
An abrasive comprising a slurry liquid in which oxide particles having cerium as constituent atoms are dispersed in an aqueous solution, wherein the oxide particles have a zeta potential of -10 mV or less.
【請求項2】前記酸化物粒子がセリウムとジルコニウム
を構成原子とする複合酸化物粒子である請求項1記載の
研磨剤。
2. An abrasive according to claim 1, wherein said oxide particles are composite oxide particles containing cerium and zirconium as constituent atoms.
【請求項3】前記研磨剤が半導体製造工程における絶縁
膜層の研磨に用いられるものである請求項1又は2記載
の研磨剤。
3. The polishing agent according to claim 1, wherein the polishing agent is used for polishing an insulating film layer in a semiconductor manufacturing process.
【請求項4】シャロートレンチアイソレーションに用い
るものである請求項3記載の研磨剤。
4. An abrasive according to claim 3, which is used for shallow trench isolation.
【請求項5】前記酸化物粒子の一次粒子の平均粒径が1
0〜1000nmである請求項1〜4のいずれかに記載
の研磨剤。
5. The oxide particles having an average primary particle size of 1
The abrasive according to any one of claims 1 to 4, which has a thickness of 0 to 1000 nm.
【請求項6】前記酸化物粒子に含まれる不純物の含有率
が、全酸化物粒子100重量%に対して、1重量%未満
である請求項1〜5のいずれかに記載の研磨剤。
6. The abrasive according to claim 1, wherein the content of impurities contained in said oxide particles is less than 1% by weight based on 100% by weight of all oxide particles.
【請求項7】前記スラリー液中に分散剤が添加されてな
る請求項1〜6のいずれかに記載の研磨剤。
7. The abrasive according to claim 1, wherein a dispersant is added to said slurry liquid.
【請求項8】pHが3〜11である請求項1〜7のいず
れかに記載の研磨剤。
8. The polishing agent according to claim 1, which has a pH of 3 to 11.
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